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准确获取开采影响边界及确定建筑损害等级的方法


技术摘要:
本发明公开一种准确获取开采影响边界及确定建筑物损害等级的方法,属于开采损害技术鉴定领域,具体步骤为:(1)利用目标区域连续成像的N景SAR影像数据,通过InSAR时序分析方法解译获得开采影响区沿雷达视线向地表形变的时间序列;(2)利用所开采工作面的相关信息和目标区  全部
背景技术:
煤炭作为我国的主体能源,在国民经济和社会发展中起着至关重要的作用,但地 下资源开采引起的地面沉陷亦十分突出,不仅会破坏生态环境,而且会导致地面各种建筑 物不同程度的损害。在当前中国社会持续稳定发展的主旋律下,快速解决煤炭企业与建筑 物业主之间的矛盾,准确地进行开采损害技术鉴定,确定开采影响边界与建筑物损害等级, 成为亟待解决的问题之一。 目前,对于开采影响边界划定和建筑物损害等级确定的方法主要有两种:一是现 场调查与实地测量,二是根据开采沉陷理论模型确定。在实践中,方法一通常利用水准测 量、GPS测量、三维激光扫描等技术手段进行现场测量与调研;存在着工作量大、成本高、边 界难以准确划分的缺陷,而且此类测量方式不能获取矿区的面状信息、不能进行历史数据 的反演,同时现场调研建筑物损害等级受人为主观因素影响严重。方法二的应用同样具有 一定的局限性和区域适用性,其中最为经典的概率积分法模型存在收敛过快的问题,导致 开采影响边界划定的不准确性;此外,在山区该模型的应用亦受到地形因素的显著影响。
技术实现要素:
发明目的:针对上述技术的不足之处,提供一种步骤简单,检测精度高,能够快速 解决煤炭企业与建筑物业主之间的矛盾提供公平的准确获取开采影响边界及确定建筑损 害等级的方法。 技术方案:本发明的准确获取开采影响边界及确定建筑物损害等级的方法,其步 骤如下: a通过雷达卫星获取目标区连续成像的N幅SAR影像数据,利用InSAR时序分析方法 进行地表形变信息的时序处理,从而获得目标区雷达视线向的地表形变信息; b利用现有的开采沉陷预计模型,结合目标区域的地质采矿参数,将雷达视线向地 表形变转化为垂直向形变信息; c按照SAR影像的分辨率,对垂直向形变信息进行双线性内差法重采样与三次趋势 面插值处理,从而得到整个目标区域内的地表垂直向形变信息,提取垂直变形量为10mm的 等值线标记为开采影响边界; d计算地表相邻两点的曲率、东西和南北方向的水平变形值,并以此绘制出目标区 域的地表曲率和水平变形等值线; e根据前述计算的地表下沉、曲率、水平变形指标参照《建筑物、水体、铁路及主要 井巷煤柱留设与压煤开采规范》,确定目标区域内建筑物的损害等级。 4 CN 111551932 A 说 明 书 2/4 页 结合目标区域的地质采矿参数,将雷达视线向地表形变转化为垂直向形变信息, 具体利用下式: 其中, 式中,(x,y)为地面任意点的横、纵坐标;dud为垂直向地表形变;dlos为雷达视线向 地表形变;b为沉陷预计模型中的水平移动系数;F(x)和F(y)仅表示其是x和y的函数,无实 际意义,r为主要影响半径;tanβ为沉陷预计模型中的主要影响角正切;为x轴正方向沿逆 时针与指定预计方向间的夹角;θ为雷达入射方位角;H为地下开采工作面的深度,L为地下 开采工作面的倾向宽度,l为地下开采工作面的走向长度。 结合开采沉陷预计模型,利用目标区域的地质采矿的水平移动系数b和主要影响 角正切tanβ参数,将雷达视线向的地表形变转化为垂直向形变信息;当工作面开采尺寸小 于煤层开采深度的1/3时,需要通过图解法对主要影响角正切tanβ进行修正。 所述对所解求的垂直向形变信息,根据SAR影像分辨率进行双线性内差法重采样 与三次趋势面插值处理,从而得到整个目标区域内的地表垂直向形变信息,并提取垂直变 形为10mm的等值线标记为开采影响边界;基于沉陷预计模型中垂直向形变与东西向和南北 向形变间的关系,分别计算地表东西方向和南北方向的变形量; 利用公式: 分别计算地表东西方向和南北方向的 变形量;式中,dew为地表东西方向变形量;dsn为地表南北方向变形量; 利用公式: 计算出地表相邻两点间的倾斜i,曲率K和水平变形值ε, 从而绘制出该区域的地表倾斜变形、曲率和水平变形等值线;式中,w1,w2分别表示相邻两点 间的下沉值;i1,i2分别表示相邻两点间的倾斜值;d1,d2分别表示相邻两点间的水平移动 值;l表示相邻两点间的距离。 有益效果: 1)采用连续成像的SAR影像数据经InSAR时序解译,能够获取面状的地表形变信 息,较常规测量手段而言,更能够准确确定开采影响边界; 2)只需连续成像的SAR影像数据即可生成地表变化信息,通过存档数据即可进行 地表形变的解译,能够实现“反演历史”、追溯已发生地表形变的演变过程; 3)本发明确定建筑物开采损害等级的方法降低了人为主观因素的影响,能够为损 害等级的确定提供更为公平、客观的数据基础。 附图说明 图1为本发明的流程框图; 5 CN 111551932 A 说 明 书 3/4 页 图2为本发明中使用的SAR影像坐标系、开采坐标系以及各相关参数示意图; 图3为本发明使用InSAR技术解译的雷达视线向地表时序变形图; 图4为本发明非充分采动情况下不同岩层性质的tanβ修正图; 图5为本发明目标区域内地表垂直形变及下沉等值线图; 图6为本发明目标区域地表倾斜变形等值线图。
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